三峡水库干支流河道一维非恒定水沙数学模型初步研究

 考虑水沙运动过程中的非恒定性及众多支流的影响,建立了三峡水库干支流河道一维非恒定水沙数学模型,并对水流方程组采用三级解法求解。采用三峡水库蓄水运用后2003年6月至2004年12月的水库实测水沙资料对模型进行了验证,验证结果有良好的一致性。本模型在使用1961-1970年系列年入库水沙条件及水库正常蓄水位调度方案下进行了水库冲淤100 a预测计算,计算结果较为合理,表明本模型可用于三峡水库水沙数值模拟。     

三峡库区非恒定一维水沙数值模拟

该文考虑水沙输移过程中的非恒定性,建立了三峡库区非恒定一维水沙数学模型。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及选用符合三峡库区河道水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式,对现有三峡水库泥沙模型进行了改进.采用三级算法求解水流方程组,并选用了分沙比等于分流比的汊点分沙模式,与泥沙连续方程组进行非耦合求解.利用三峡水库蓄水后实测资料对所建模型进行验证,计算结果与实测资料符合良好,表明该模型能够模拟三峡库区干支流河道非恒定的水沙演进过程和河床冲淤变形规律。     

灞河橡胶坝库区一维水沙非恒定流数学模型

应用圣维南方程以及非恒定泥沙连续方程建立灞河橡胶坝库区一维非恒定流数学模型。利用该数学模型推求出了灞河橡胶坝库区河底高程的变化规律。结果表明:该模型计算结果与实际资料符合良好,在泥沙计算方面具有较好的精度;该模型不仅能够模拟上、下游的流量、水位、含沙量过程线,还可以计算各时段河底高程的变化;该模型还需要在应用中不断利用实际资料进行检验和修正。     

三峡水库下游河道水沙输移特性研究

三峡水库蓄水运用改变了下泄的水沙条件,引起坝下游水沙过程及输移特性的变化.采用以旬为单位的统计时段,分析比较了三峡水库蓄水前后旬平均流量、输沙量及含沙量的变化.蓄水前后坝下游各站洪水、中水、枯水3个流量区间的出现频率变化分析表明,建库后距坝距离愈远其洪水流量区间出现频率的减小愈显著.统计分析了不同流量级下含沙量的沿程恢...     

长江下游近河口段一维水沙数值模拟

长江下游大通以下河道宽阔、支汉众多，同时受径流、潮流双重作用，水沙运动非恒定性强．基于以上特点，建立了长江下游大通至徐六径具有河网特点的一维非恒定流悬沙数学模型．经验证，模型能够反映径流、潮流双重来流、来沙条件下本河段内的冲淤．     

三峡水库调峰运行下的香溪河水动力二维数值模拟

为研究三峡水库调峰运行方式对库区支流香溪河水动力特性的影响,建立了非恒定流二维水动力模型.利用该模型计算了三峡水库在双峰调节运行方式下,香溪河的水位、流速、流量变化过程,分析了三峡水库调峰运行时导致的波动性对香溪河流场的影响程度.结果表明:水库调峰运行可以显著增强库区和支流的水位波动,促进水体交换.     

三峡水库不平衡泥沙输移规律

通过观测资料分析与数学模型模拟,研究了三峡水库在大水深强不平衡条件下非均匀沙输沙规律。研究说明,三峡工程蓄水运用后,洪水以重力波的形式传播作用明显,寸滩站至黄陵庙站的悬沙输移时间比洪水传播时间滞后较多,考虑洪水的非恒定过程使计算水库泥沙淤积有所增加。三峡水库细颗粒泥沙不仅淤积比大,且不同粒径对计算结果影响不大,如不考虑絮凝作用,难以用不平衡输沙理论解释。考虑絮凝作用后,模拟三峡水库出库含沙量过程与观测良好,从侧面说明三峡水库可能存在絮凝现象,此问题值得进一步深入研究。     

三峡水库区间入流过程计算

三峡水库区间支流多,入汇流量大,区间入流量及入流过程直接关系到水库调蓄计算的精度,区间入流过程的准确计算是三峡水库水动力学计算中需要考虑的重要问题。针对典型水流过程,利用一维水动力学模型,采用水流水动力逐日演进计算的方法,基于水量平衡原则,反算得到了三峡水库区间日均入流过程,区间入流过程按各支流流域面积比例分配在库区各入汇支流上以加入计算河段,并对区间加水前后的效果进行了分析。结果表明,采用此方法后,三峡水库出库流量过程计算结果与实测结果吻合良好。     

黄河小浪底水库运用初期库区淤积过程数值模拟研究

为预测小浪底水库在拟定的调度方案下库区水沙运行规律，建立了准二维数学模型，并采用黄河三门峡水库及淮河白沙水库的实测资料对模型进行验证。针对设计的水沙系列及拟定的水库调度方式，对水库运用初期1-5年的淤积过程进行计算的结果表明，水库运用初期大多为异重流排沙，库区淤积呈三角洲形态，并随运用时间的延长向下游推进。     

基于水沙模型的三峡水库库尾挖沙减淤研究

三峡水库运行后,上游来沙中大部分粗沙淤积于库尾,不仅减少了水库的有效库容,对库尾回水段的通航也将产生影响。为减少三峡库尾泥沙淤积,提出了一种新的水库减淤方式,即固定河段挖粗沙方案。该方案通过持续疏浚将入库粗沙大部分截留挖除,控制粗沙向上游延伸,可有效实现水库减淤。根据三峡库尾河道地形和淤积特点,提出了7种挖沙减淤方案,并采用一维非恒定流水沙数学模型,计算分析了不同挖沙方案的减淤效果,并对比提出推荐挖沙方案。     

三峡库区细沙输移运动状态的水槽试验研究

三峡库区内淤积泥沙均属细颗粒泥沙范畴,运动规律较为复杂。依靠传统泥沙理论即以挟沙力为判断标准,所得冲淤情况与实际观测情况有所出入,需进行进一步研究。在三峡库区典型淤沙河段——皇华城河段现场观测的基础上,通过水槽试验研究库区细颗粒泥沙的运动特点,对不同水深流速下细颗粒泥沙的运动状态进行归类整理,发现其淤积过程可根据水深与流速的不同划分为3个区域,即冲刷区、相对平衡输送区及淤积区,并指出用流速作为判断细沙输移状态的标准更符合库区实际冲淤情况。     

三峡库区箭穿洞危岩体涌浪数值模拟分析

以三峡库区巫山县箭穿洞危岩体为研究对象,在库水位175 m、坐滑式完全入水工况条件下,进行库岸长度6 km的涌浪数值模拟分析。该数值计算可以形成涌浪瞬时水面、河道浪高分布、最大爬坡及预警分布图。结果表明:该工况下产生的最大涌浪高度为32.1 m,在对岸最大爬坡高度为24.1 m。通过涌浪沿河道传播过程,得出沿程传播分为急剧衰减区和平缓衰减区。急剧衰减区呈指数函数形式下降,平均100 m内涌浪下降高度为4 m,该急剧衰减区约有800 m长,上下游各400 m长,是涌浪危害航道的重点区域;平缓衰减区呈缓斜线形式下降,平均100 m内涌浪下降高度为0.1～0.2 m。根据该规律,箭穿洞危岩体失稳产生的涌浪传至巫山县城的浪高在1～2 m,抱龙河岸坡浪高在1.5～2.5 m,培石浪高在1.0～1.5 m。该分析方法可为涌浪灾害的预测、风险评价提供参考意义。     

三峡水库蓄水以来近坝区水温垂向结构分析

三峡水库是否存在低温下泄水流一直是国内外专家学者关注的热点问题之一。本文以三峡大坝上游距离最近的庙河断面作为典型断面,利用2004-2009年实测水温资料,分析三峡水库近坝区水域水温垂向结构,结果表明：三峡水库近坝区目前还没有形成温跃层;温差较大的区域（0-75 m）均位于电站取水口高程（110 m）以下;三峡水库不存在低温水流下泄问题。     

三峡水库抗旱调度问题的探讨

基于三峡水库现有调度方案,分析了三峡水库防洪、抗旱、发电和航运等调度的运行条件和控制因素;根据长江经济社会发展需求和近年来出现的干旱缺水问题,分析长江中下游干旱情况及对三峡水库调度的需求;初步论述了三峡水库承担抗旱调度的能力和存在的问题,并对三峡水库抗旱调度和长江抗旱综合措施提出一些建议。研究表明：三峡水库增加抗旱调度是必要的,但需要设定适当的调度条件,建立调度效果评价体系。     

三峡蓄水初期水库近坝区水环境特性分析

通过现场观测和数值模拟的方法,对三峡水库近坝区在蓄水初期的水流和水环境特性进行了 分析。对蓄水初期的溶解氧、BOD、COD和NH3-N、Cu等水质参数进行了观测,将蓄水初期水质资料与蓄水之前的结果进行了对比,分析了近坝区水环境变化趋势。采用大涡模拟紊流模型,考虑水体表面的热交换,对三峡近坝区的流动和水温分布特性进行了模拟。研究结果表明,三峡水库蓄水初期近坝区水流特性明显改变,主要表现为水深增加、流速变缓,部分地段有回流区出现。水质指标变化不明显,坝前断面溶解氧浓度、悬浮物浓度有所降低,和悬浮物密切相关的污染物总磷、重金属也随之降低;蓄水初期139m水位时坝前水域尚没有出现温度分层现象。